有锂行天下 | 使用NexION 5000 ICP-MS测定锂材料中的杂质

2023-12-22 20:19:19, 珀金埃尔默珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司

锂（Li）在日常生活中发挥着重要作用，几乎在现代生活的各个方面都能看到它的身影。锂电池因为其优异的性能被广泛应用于手机、电脑、电动汽车等便携式电子设备。为了满足消费者对更长的电池寿命和更快的充电能力的需求，锂电池技术不断进步。

此外，随着电气化、可再生能源和电动汽车的普及，对锂基材料的需求也在增加。为了满足这一需求，目前的电池生产技术需要改进，更好地控制所用的原材料及其物理特性。例如，锂盐通常从盐水提取，但在提取过程中需要去除多余的钠，以防止电池过热。因此，能够检测出锂电池材料中存在的杂质对制造商和供应商至关重要。

目前，大多数锂盐化合物的纯度是使用ICP-OES进行分析的，但由于ICP-OES灵敏度的限制，只能对少数元素进行测量。随着对更高纯度原材料的需求，杂质分析仪需要从ICP-OES更换为ICP-MS或多重四极杆ICP-MS。

本应用文章使用珀金埃尔默NexION 5000多重四极杆ICP-MS进行了高纯度锂盐的分析。

该仪器具有通用池技术、全基体进样系统、电子稀释和OmniRing技术等功能，可提高灵敏度并优化MS/MS和质荷比转移操作模式。

在分析高纯度物质的过程中，可能需要同时测量主量/基质元素和杂质。但目前在主量和次要元素的测量方面存在着分析上的挑战，必须加以克服。分析溶液中的主量元素（在本研究中是Li）可能是一个挑战。由于与微量元素相比，主量元素的浓度非常高，不稀释就进行分析会造成检测器饱和或重负荷。在NexION ICP-MS仪器中，可使用RPa在通用池中对用户选择的质量的信号进行选择性地衰减。

本研究还对三种不同的碳酸锂样品制备液进行了分析。三个样品的平均6Li和7Li结果都在0.1%以内，证实了该方法的准确度。但应注意，0.1%的差异相当于250mg样品中的1mg锂。

总之，随着锂电池需求的不断增长，高等级电池制造商需要在未来几年内将纯度进一步提高至99.95-99.99%。对纯度要求的快速提高将改变对原材料的分析，需要分析更多的元素，并能够准确测量较低的元素水平。为了满足这些要求，需要使用更先进的仪器和技术进行分析。

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参考文献

1. NexION 5000 Multi-Quadrupole ICP Mass Spectrometer, Product Note, PerkinElmer, 2020.

2. All Matrix Solution System for NexION ICP-MS, Technical Note, PerkinElmer, 2020.

3. Bandura, D.R.; Baranov, V.I.; Tanner, S.D. “Detection of Ultratrace Phosphorus and Sulfur by Quadrupole ICPMS with Dynamic Reaction Cell”, Analytical Chemistry 2002 74(7), 1497-1502.

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